第十篇-脉冲波形的产生及变换

数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波(矩形(jǔxíng)波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。第二页，共九十二页。脉冲(màichōng)电路分类：脉冲(màichōng)电路作用：脉冲波形的产生(chǎnshēng)和整形。脉冲电路构成：开关电路+RC电路破坏电路的稳态，产生暂态。控制暂稳态时间的长短。脉冲电路与数字电路的比较：单稳态电路（单稳态触发器）多谐振荡（无稳态）电路施密特电路（施密特触发器）★数字电路的信号波形也是一种脉冲波形。★脉冲电路侧重波形，数字电路侧重逻辑关系。第三页，共九十二页。电容充放电知识(zhīshi)复习：(1)电容两端的电压(diànyā)不能突变，Vc（0＋）＝Vc（0－），电容充放电需要时间，有过渡过程，其时间长短只与τ＝RC有关,工程上取3τ；（2）开始充放电（换路）瞬间，阻抗很小，相当短路；充放电结束，电路(diànlù)处于稳态，C支路电流为0，阻抗很大，相当开路；（3）简单RC电路中，各处电压、电流均按指数规律变化；（4）在简单RC电路中)(tvC＋=)(vC

∞-)(vC∞)0(vC+［］eτt)()()0()(lntvvvvτtCCCC-∞-∞=+或第四页，共九十二页。本章(běnzhānɡ)讲授§2

集成门构成的脉冲(màichōng)电路§1

555定时器的原理(yuánlǐ)和应用学习要求第五页，共九十二页。555定时器的原理(yuánlǐ)和应用

555定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强,目前(mùqián)得到了非常广泛的应用。单定时器双极型——最后3位数555单极型——最后4位数7555双定时器双极型——最后3位数556单极型——最后4位数7556型号：第六页，共九十二页。一、555定时器的电路(diànlù)结构和基本功能

555定时器的内部电路包括以下(yǐxià)几部分:①两个电压比较器:C1、C2;②一个基本RS触发器;③一个晶体管T；④由三个相等电阻组成的分压器;⑤一个反相器等。1.电路(diànlù)结构第七页，共九十二页。由三个相等电阻组成的分压器一个基本RS触发器一个晶体管T一个反相器两个电压比较器:C1、C2vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2T第八页，共九十二页。触发(chùfā)输入端阈值(yùzhí)输入端电压(diànyā)控制端复位端低电平有效放电端4.5～18V输出端地vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2T第九页，共九十二页。电源电压范围:4.5V~18V555定时器的管脚图12345678555VCCDTHCOGNDTRVoRD电源放电阈值电控压制地触发输出复位第十页，共九十二页。2.基本(jīběn)工作状态vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2T

三个电阻构成的分压器给两个比较器提供基准电压:分别为和。第十一页，共九十二页。001vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2T工作状态(zhuàngtài)：在TH、TR、RD端施加不同电平的控制信号，得到555的几种不同工作状态。需了解C1、C2、T、Q、Q、Vo的工作情况。第十二页，共九十二页。bTHCOTRD+VccRDvo++--84562713＆＆1RRRRQQC1C2＞2/3VCC＞1/3VCC000111第十三页，共九十二页。THCOTRD+VccRDvo++--84562713＆＆1RRRRQQC1C2＜2VCC/3＞VCC/311010b第十四页，共九十二页。THCOTRD+VccRDVo++--84562713＆＆1RRRRQQC1C2＜2VCC/3<VCC/310110b×第十五页，共九十二页。2VCC/3VCC

/3大于小于保持保持1大于2VCC/3VCC/3大于10导通00导通2VCC

/3VCC

/3小于小于11截止阈值端触发端THTRRD晶体管Tvo综合以上(yǐshàng)的分析结果,便可得到555的功能表:第十六页，共九十二页。555定时器应用(yìngyòng)范围非常广泛，可构成多种电路形式，但最基本的电路为：单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器。其它电路基本是这3种电路的变形。二、555定时器的基本(jīběn)应用1.单稳态触发器2.多谐振荡器3.施密特触发器第十七页，共九十二页。⒈单稳态触发器单稳态触发器的特点(tèdiǎn)①电路有一个稳态和一个暂稳态。②在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。③暂稳态是一个不能长久保持(bǎochí)的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数（主要为RC参数）。稳定状态稳定状态暂稳态由外界触发自动返回学习的重点:为什么会自动返回?需多少时间?第十八页，共九十二页。RC⑴单稳态触发器电路(diànlù)：外接RC+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2vITb第十九页，共九十二页。+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvI⑵工作(gōngzuò)原理：VTHVCbTV6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0导通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止Vo＝0，T导通，Vc＝0，C1＝C2＝1电路处于(chǔyú)稳定状态。上电过程(guòchéng)（VI＝1）①假设Vo＝0第二十页，共九十二页。+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvI⑵工作(gōngzuò)原理：VTHVCbTV6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0导通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止T截止(jiézhǐ)，C充电，Vc上升。充电(chōngdiàn)到2VCC/3时:→比较器C1=0，将触发器置0，→Vo＝0。→T导通,C放电,

Vc≈0→比较器C1=C2=1,

→电路状态不变。→电路进入稳态。结论：上电后输出处于稳定状态，Vo＝0，T导通，Vc＝0。上电过程（VI＝1）②假设Vo＝1第二十一页，共九十二页。+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvI⑵工作(gōngzuò)原理（续1）：可以(kěyǐ)在5脚外接控制电压，以改变放电阀值。VTHVCbTT截止时，对C充电，电路进入暂态，直到Vc>2/3VCC。充电时间(shíjiān)决定于RC的大小。V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0导通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止触发:VI＝0→Vo＝1，→T截止。触发翻转（VI＝0，C2＝0）结论：Vi＝0触发后，电路进入暂态，Vo＝1，T截止，Vc→逐渐上升。第二十二页，共九十二页。+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvIT导通时，C放电(fàngdiàn)。⑵工作(gōngzuò)原理（续2）：VTHVCbTVC>2/3VCC时，Vo＝0，T导通，C放电(fàngdiàn)。V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0导通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止VI＝1自动返回（VI＝1，C2＝1）结论：Vc充电到2/3VCC后，电路返回到稳态，Vo＝0，T导通，Vc放电→0。第二十三页，共九十二页。2/3VCCtvi00vCt0vot①上电后进入(jìnrù)稳态（VI＝1，Vc=0，Vo=0）vIvOVCCRCvC0.01uF12348765V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0导通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止工作(gōngzuò)波形：第二十四页，共九十二页。2/3VCCvIvOVCCRCvC0.01uF12348765

②外触发(chùfā):ViVi＜1/3VCC，→比较器C2＝0，触发器置1，→Vo＝1→T截止，C充电→电路(diànlù)进入暂稳态。tvi00vCt0votV6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0导通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止=V2=V6第二十五页，共九十二页。T截止，C充电，当vc上升到2/3VCC时:→比较器C1=0，触发器置0，→Vo＝0→T导通，C放电(fàngdiàn),vc≈0电路→电路返回稳态。vIvOVCCRCvC0.01uF12348765V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0导通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止2/3VCCtvi00vCt0vot

③自动(zìdòng)返回（VI＝1）:第二十六页，共九十二页。由以上过程可以(kěyǐ)看出:每来一次负脉冲,vo便输出一个正脉冲,其宽度tW

由RC决定。vIvOVCCRCvC0.01uF123487652/3VCCtvi00vC0votttW第二十七页，共九十二页。

⑶输出脉冲(màichōng)宽度twtw是Vc从0指数(zhǐshù)上升到2VCC/3时所需的时间注意:tw宽度的增加，将降低定时精度(jīnɡdù)和稳度。

tw的范围为几秒到几分钟。2/3VCCtvi00vC0votttWtw＝1.1RC第二十八页，共九十二页。2/3VccvCvI(S)vO在充电(chōngdiàn)过程中（C1=1）,如VI再次触发,C2=1→0,Q仍保持为1，电路状态不变（T截止，C保持充电状态）。多次触发(chùfā)时的情况：故该电路为不可重复(chóngfù)触发型单稳态触发器：vIvOVCCRCvC0.01uF12348765第二十九页，共九十二页。①电路图：⑷可重复(chóngfù)触发的单稳态触发器+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvITbT1第三十页，共九十二页。⑷可重复(chóngfù)触发的单稳态触发器（续）+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvITbT1②工作(gōngzuò)过程b.触发(chùfā)时:a.稳态时:VI=1,T1截止,电路状态同普通单稳。VI=0，电路触发翻转，Vo＝1VI=0期间,T1导通,电容不能充电。VI=1后，T1截止,电容开始充电。第三十一页，共九十二页。⑷可重复(chóngfù)触发的单稳态触发器（续）+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvITbT1②工作(gōngzuò)过程（续）c.重复(chóngfù)触发时:当Vc<2/3VCC(电路仍处暂态)时，若VI又进行触发(VI=0),则C通过T1放电,电路将维持在暂态,直到在tW时间内没有新的触发,电路回到稳态。a.稳态时:b.触发时:VI=1,T1截止,电路状态同普通单稳。电路翻转。第三十二页，共九十二页。vI③可重复(chóngfù)触发的单稳态触发器的波形图：vCvOVTHVCC失落(shīluò)脉冲检测仪触发(chùfā)过程：c.VI=1

→电容开始充电e.重复触发：电容充电过程中VI=0,电容放电，VI=1后，再次充电→→实现可重复触发。a.

VI=1,稳态→VO=0tWtWb.

VI=0,触发→VO=1

→进入暂态，C不能充电。d.VC>2/3Vcc→Q=0,→VO=0,恢复稳态，

→T导通,电容放电第三十三页，共九十二页。⑸单稳态触发器的应用(yìngyòng)一般(yībān)用于定时（产生一定(yīdìng)宽度的矩形波）整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）延时（把输入信号延迟一定时间后输出）第三十四页，共九十二页。1)定时(dìnɡshí)3)整形(zhěngxíng)单稳态微分限幅twtwtwacbd2)延时第三十五页，共九十二页。⒉555定时器做多谐振荡器多谐振荡器的特点：（1）不需外触发的自激振荡器；（2）无稳定状态(zhuàngtài)，均为暂稳态；（3）矩形波中含有丰富的高次谐波，习惯称多谐振荡器。第三十六页，共九十二页。外接R1,R2,C⑴电路(diànlù)：+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRbQQC1C2TR1CR2V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0导通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止第三十七页，共九十二页。vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2

①Vcc通过R1、R2向C充电(chōngdiàn),在

VC没有充电到2VCC/3之前,Vo

保持

1不变。②

当VC＝2VCC/3时→Vo由1翻转为

0。→T导通→电容(diànróng)C经R2、T放电。vC0t0tvoVCC/32VCC/3t1t2t3③当Vc降至VCC

/3时，使得→Vo回到1

→T截止

→电容C再充电，进入(jìnrù)循环...⑵原理第三十八页，共九十二页。VCC/32VCC/3所需的时间：3/1VCC3/2ln2VCRtCCw2=≈0.7R2C第一个暂稳态的脉冲宽度tw1，Vc从VCC/3充电上升到2VCC/3所需的时间：第二个暂稳态的脉冲宽度tw2，Vc从2VCC/3放电下降到VCC/33/23/1ln)(21VVVVCRRtCCCCCCCCw1--+=≈0.7(R+R)C21vOtW2tW1vc)()()0()(lntvvvvτtCCCC--∞=+∞第三十九页，共九十二页。占空比：频率：振荡周期：第四十页，共九十二页。电路特点：充放电电路各自(gèzì)独立。充电(chōngdiàn)回路：tw1=RACln2放电(fàngdiàn)回路：tw2=RBCln2占空比：q=tw1/(tw1+tw2)=RA/(RA+RB)

通过调节R2来调节占空比vOVCCR1C0.01uF12348765R2R3RARB⑶占空比可调多谐振荡器:第四十一页，共九十二页。⒊555定时器做施密特触发器施密特触发器的特点：（1）双稳态触发器，有两个稳定的状态；（2）电平触发——电压达到某个值时电路状态翻转(fānzhuǎn)；（3）具有滞后电压传输特性——回差特性（两次翻转输入电平不同）；第四十二页，共九十二页。

⑴电路(diànlù)：2，6端连在一起作为(zuòwéi)信号输入端+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2vIVcc1

vo1VI<1/3VCC时，C1＝1，C2＝0，VO=1VI>2/3VCC时，C1＝0，C2＝1，VO=0构成(gòuchéng)集电极开路型输出端。第四十三页，共九十二页。Rvi8467

5553251vo1+VCC+VCC1vovCO控制电压调节回差vivott00UT+UT－2VCC/3VCC/3⑵工作(gōngzuò)原理：（a）当Vi＝0时，由于比较器C1=1、C2=0，触发器置1，即Q＝1、0=Q，。升高时，在未到达2Vcc/3以前，的状态不会改变。VO＝1ViVO＝1V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0导通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止第四十四页，共九十二页。Rvi8467

5553251vo1+VCC+VCC1vovCO控制电压调节回差vivott00UT+UT－2VCC/3VCC/3（b）vi升高到2VCC/3时，比较器C1输出为0、C2输出为1，触发器置0，即Q＝0、1=Q，vo=0。此后，vi上升到VCC，然后再降低，但在未到达VCC/3以前，vo＝0的状态不会改变。（a）当vi＝0时，由于比较器C1=1、C2=0，触发器置1，即Q＝1、0=Q，vo＝1。vi升高时，在未到达2VCC/3以前，vo＝1的状态不会改变。第四十五页，共九十二页。Rvi8467

5553251vo1+VCC+VCC1vovCO控制电压调节回差vivott00UT+UT－2VCC/3VCC/3（c）vi下降到VCC/3时，比较器C1输出为1、C2输出为0，触发器置1，即Q＝1、0=Q，vo=1。此后，vi继续下降到0，但vo＝1的状态不会改变。（b）vi升高到2VCC/3时，比较器C1输出为0、C2输出为1，触发器置0，即Q＝0、1=Q，vo=0。此后，vi上升到VCC，然后再降低，但在未到达VCC/3以前，vo＝0的状态不会改变。（a）当vi＝0时，由于比较器C1=1、C2=0，触发器置1，即Q＝1、0=Q，vo＝1。vi升高时，在未到达2VCC/3以前，vo＝1的状态不会改变。第四十六页，共九十二页。下限(xiàxiàn)阈值电压vovi(b)逻辑(luójí)符号(a)传输(chuánshū)特性VT－VT+上限阈值电压回差电压（滞后电压）：VT+=2/3VCC;VT-=1/3VCCΔVT＝VT＋－VT－=1/3VCCvIvO第四十七页，共九十二页。②在7脚外接一电阻，并与VCC1相连(xiānɡlián)，

vO=1时，vO1=VCC1;vO=0时，vO1=0，

可以实现电平移动。①在5脚上加控制电压VCO可以改变(gǎibiàn)VT+,VT-，以调节回差电压的大小Rvi8467

5553251vo1+VCC+VCC1vovCO控制电压调节回差说明(shuōmíng)：第四十八页，共九十二页。⑶施密特触发器的应用(yìngyòng)：①波形变换(biànhuàn)——三角波、正弦波变换(biànhuàn)成方波vItvOtVT+VT-VT+VT-vItvOt正弦波→方波三角(sānjiǎo)波→方波调节VT+,VT-可以改变宽度第四十九页，共九十二页。②波形整形——消除(xiāochú)噪声干扰vItvOtVT+VT-vItvOtVT+VT-回差电压(diànyā)比较小回差电压(diànyā)比较大第五十页，共九十二页。③幅度(fúdù)鉴别vItvOtVT+VT-可以(kěyǐ)调节VT+作为鉴别门限④构成(gòuchéng)多谐振荡器1vCvOvC0ttvoVCC/32VCC/3第五十一页，共九十二页。§2集成门构成的脉冲(màichōng)电路一、单稳态触发器RC不同接法微分型√积分型（没有正反馈，波形不好）1.微分(wēifēn)型单稳态触发器＆＆vO1vO2G2G1vIvR由与非门和RC微分电路构成，二个与非门首尾相接交叉耦合，RC为定时(dìnɡshí)元件。窄脉冲触发R<Roff(1)电路构成:vo1vo2RC＆＆vivR第五十二页，共九十二页。(a)稳态vI=1,无触发(chùfā)，电路处于稳态，vO1=0，vO2=1vC≈0=1=0=1=0＆＆vO1vO2G2G1vIvRvIvO1vRvO2（2）工作(gōngzuò)原理：R<Roff第五十三页，共九十二页。vIvO1vRvO2(b)外加(wàijiā)触发信号vI=0vO1=1,电容电压(diànyā)不能突变vR=1vO2=0

进入暂稳态vO2=0vO1=1vO2=0形成(xíngchéng)正反馈，自锁，vI即使为1也不影响。=0=1=1=0＆＆vO1vO2G2G1vIvR第五十四页，共九十二页。(c)自动(zìdòng)返回=1电容(diànróng)C按指数上充电，vR按指数逐渐降低；＆＆vO1vO2G2G1vIvRvIvO1vRvO2VTH当vR下降到达(dàodá)门电路阈值电压（1.4V）时，电路状态将发生翻转vI即使恢复为高电平，由于电路中的正反馈，输出仍能维持。第五十五页，共九十二页。vR下降(xiàjiàng)，电路状态改变vR下降(xiàjiàng)vO2=1vO1=0电容电压不能突变(tūbiàn)vC=VTHvR下降△VvIvO1vRvO2VTH＆＆vO1vO2G2G1vIvR第五十六页，共九十二页。(d)恢复(huīfù)稳态电容放电，vC恢复(huīfù)电路恢复到稳态vI=1vO1=0vO2=1vR=0＆＆vO1vO2G2G1vIvRvIvO1vRvO2VTH第五十七页，共九十二页。G1的输出电阻vRvO2tWVTH7.00ln-=tW=0.7（R＋R0）C＆＆vO1vO2G2G1vIvRvRvO1RR00≈（R＋R0）CtW=)())(lntvvRR-(vR-∞)0(vR+∞（R＋R0）C-RR＋R0VOH(3)输出(shūchū)脉冲宽度tWVTH（R＋R0）C取VOH＝3.6VR=330ΩR0=100ΩVTH=1.4V第五十八页，共九十二页。tre一般认为经过（3~5)RC时间，电容(diànróng)已经放电完毕即最大工作频率：vO2(4)恢复(huīfù)时间tretre=(3~5)RC第五十九页，共九十二页。（1）微分型单稳态触发器电路适于窄脉冲(màichōng)触发，若宽脉冲(màichōng)触发，输入端需另加微分电路说明(shuōmíng)：（2）微分(wēifēn)型单稳态触发器窄脉冲触发，容易引起误动作；vdvi(Rd＞Ron)CdRdvo1vo2RC＆＆(Vi’)vR(R<Roff)（3）电路中有正反馈，所以输出的边沿比较好。第六十页，共九十二页。不被再次(zàicì)触发tWtWtWtW被再次(zàicì)触发2.集成(jíchénɡ)单稳态触发器：分类不可重复触发:可重复触发：电路进入暂稳态(被触发状态)中，不受触发输入影响，只有返回稳态后才可以被再次触发。电路在暂稳态中仍然可以接受输入，可以被重复触发，每触发一次，电路暂稳态会继续保持tW。74121(单)74221(双)74122(单)74123(双)第六十一页，共九十二页。

B=1时A:1→074LS121QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRintA1,A2,B触发输入Q,Q输出Rext/Cext,Cext,Rint外接电阻/电容/内接电阻引脚0XX01111110X11100XX1010X101X0QQBA2A1(1)功能表(P215)A有0时B:0→1第六十二页，共九十二页。(2)电路(diànlù)第六十三页，共九十二页。(3)原理(yuánlǐ)①稳态稳态信号(xìnhào)：VR＝1,G5＝0,G6=1,Uc=0第六十四页，共九十二页。(3)原理(yuánlǐ)(续1)②触发(chùfā)翻转11010尽管(jǐnguǎn)稳态时Z可以为1或0，但只有Z＝0，且外触发信号使Z＝1时电路才能正常翻转。G6↓→VR↓→Vcc可向C充电第六十五页，共九十二页。(3)原理(yuánlǐ)(续2)③延时返回(fǎnhuí)翻转(fānzhuǎn)后:至此使G5完成了一个窄脉冲输出（6级门延时）。1101010→00→1→0→1第六十六页，共九十二页。(4)触发(chùfā)方式为使Z＝可为：①B＝1时，A1A2＝11变为有0②A1A2有0时，B由0变1。VccA1A2BZ(5)定时(dìnɡshí)参数R：内接＝2KΩ外接＝1.4～40KΩC：外接＝10Pf～10μftW＝0.7RC第六十七页，共九十二页。外接电容接在10，11引脚(Cext,Rext/Cext)之间，如果(rúguǒ)C有极性，正极接11脚(Rext/Cext)如果使用(shǐyòng)外部电阻(1.4～40k)，电阻两端分别接11,14脚(Rext,VCC)(6)元件(yuánjiàn)连接:如果使用内部电阻(2k)，把9引脚(Rint)接VCC。(7)应用:整形、定时、延时。QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRint17814第六十八页，共九十二页。0XX011QQBA2A1外接电阻(diànzǔ)内部(nèibù)电阻第六十九页，共九十二页。二、多谐振荡器一种自激振荡电路，无需外界(wàijiè)触发即可产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波。没有稳定状态——无稳态电路。方波含有很多高次谐波分量(fènliàng)，称为多谐振荡器。方波输出——由数字逻辑(luójí)器件(逻辑(luójí)门电路）完成；一定频率——由延时电路(RC充放电回路）完成；自动进入振荡状态——由反馈回路完成。第七十页，共九十二页。1.CMOS自激多谐振荡器(1)电路(diànlù)构成vO2G1G2vO1RC11①由2个CMOS反相器和外接RC组成(zǔchénɡ)。②CMOS反相器内置保护(bǎohù)二极管。VDD+ΔV+－ΔV+VC可变范围第七十一页，共九十二页。(2)工作(gōngzuò)原理(仅分析稳定工作(gōngzuò)时的状态）设:反相器翻转门坎(ménkǎn)电平为VTH＝1/2VDD①设Vo1=1,Vo2=0:暂态ⅠVDD→V1→R→C→V4向C充电。当VC上升使VC＝VTH电路翻转,Vo1↓、Vo2↑。②Vo1=0,Vo2=1:暂态ⅡVDD→V3→C→R→V2向C反向充电。当VC下降使VC＝VTH电路翻转,Vo1↑、Vo2↓→电路回到暂态Ⅰ。第七十二页，共九十二页。(3)工作(gōngzuò)波形①t=0时刻(shíkè)接通电源，C未充电；VC=0，VO1=VDD,VO2=0;第一暂稳态;VDDVTHVCvO1vO2VDDVDD②VO1高电平，VO2低电平，通过R向C充电,VC电压(diànyā)逐渐升高.VO2G1G2VO1VcRC11第七十三页，共九十二页。VDD+VTHVDDVTHvIvO1vO2VDDVDD

③当VC上升至VTH时,门电路G1发生状态(zhuàngtài)翻转，→VO1=0,VO2=VDD电容两端电压不能突变

→VC=VTH突变成VC=VDD+VTHVC应该上升到1.5VDD，但是由于保护二极管的作用(zuòyòng)，VC不能上升那么高，仅到达VDD+ΔV+VDD+ΔV+(3)工作(gōngzuò)波形(续1)VO2G1G2VO1VcRC11第七十四页，共九十二页。VDD+ΔV+第七十五页，共九十二页。VDDVTHvIvO1vO2VDDVDDVDD+ΔV+④VO1=0,VO2=VDD,电容通过R放电(fàngdiàn)并反向充电VC电压逐渐下降。第二暂稳态;(3)工作(gōngzuò)波形(续2)VO2G1G2VO1VcRC11第七十六页，共九十二页。⑤当VC下降到VTH,门电路G1再次发生状态变化

→VO1=VDD,VO2=0此时VC=VDD-VTH,电容电压(diànyā)不能突变

→VC

=VTH-VDDVDDVTHvIvO1vO2VDDVDDVDD+ΔV+VC应该下降到-1/2VDD,由于(yóuyú)保护二极管的作用，VC只能下降到-ΔV＋-ΔV＋-1/2VTHVO2G1G2VO1VcRC11(3)工作(gōngzuò)波形(续3)第七十七页，共九十二页。⑥

VC=-ΔV＋VO1=VDDVO2=0,回到第一(dìyī)暂稳态，电路继续持续翻转、振荡。VDDVTHvcvO1vO2VDDVDDVDD+ΔV+-ΔV＋(3)工作(gōngzuò)波形(续4)VO2G1G2VO1VcRC11第七十八页，共九十二页。(4)振荡(zhèndàng)频率计算：VDDVTHvCvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV＋t1t2T1T2RC电路(diànlù)的瞬态响应：VO2G1G2VO1VcRC11VO1VCRCVO2第七十九页，共九十二页。T1:t1为时间(shíjiān)起点0+；T2:t2为时间起点0+；计算(jìsuàn)T1：

VC(0+)=-ΔV＋

VC(T1)=VTH

VC(∞)=VDDVDDVTHvCvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV＋t1t2T1T2=VDDvO2=0VO1VCRC(4)振荡频率(pínlǜ)计算(续1):第八十页，共九十二页。计算(jìsuàn)T2：

VC(∞)=0

VC(T2)=VTH

VC(0+)=VDD+ΔV+VDDVTHvIvO2VDDVDD+ΔV+-ΔV＋t1t2T1T2vO1=0vO2=VDDvIRC(4)振荡频率(pínlǜ)计算(续2)

：第八十一页，共九十二页。ΔV+的值为保护(bǎohù)二极管的正向导通电压,大约为0.7V,相对于VDD可以忽略不计,对CMOS门电路：VTH=1/2VDD(4)振荡频率(pínlǜ)计算(续3)

：第八十二页，共九十二页。2.石英(shíyīng)晶体多谐振荡器石英晶体振荡器常用作数字系统的基准(jīzhǔn)信号。为获得稳定(wěndìng)的振荡频率,可在振荡电路中串接石英晶体,组成石英晶体振荡器。f石英晶体阻抗频率特性0Xfs电容性电感性fp(1)石英晶体阻抗频率特性在固有频率fs上,阻抗X=0。第八十三页，共九十二页。

内部(nèibù)电路(2)石英(shíyīng)晶体振荡器石英(shíyīng)晶体Vo输